[摘要] 昆蟲是一類蘊(yùn)藏著大量高質(zhì)量蛋白的生物資源，具有巨大的開發(fā)和應(yīng)用潛力。本文著重介紹了昆蟲抗菌肽的作用機(jī)理，并從特異性免疫、非特異性免疫和免疫器官三個方面綜述了一些常見的昆蟲蛋白，如蠶蛹蛋白、蠅蛆蛋白、黃粉蟲蛋白等對動物免疫功能的影響，以及綜述了鑫肽蠅蛆蛋白在養(yǎng)殖應(yīng)用中對動物免疫功能的影響。

    昆蟲是地球上最大的生物類群，具有顯著多樣性。目前已知約125萬種，我國約20萬種。它是極具開發(fā)潛力的一類豐富蛋白質(zhì)資源 ，更重要的是昆蟲蛋白質(zhì)中氨基酸組成比例較平衡，因此，昆蟲是一種優(yōu)良的蛋白質(zhì)資源，它的開發(fā)與利用將為人類解決食品和飼料工業(yè)的蛋白質(zhì)資源危機(jī)做出巨大貢獻(xiàn)。此外，還具有一些其他原料所不具備的活性免疫物質(zhì)，有良好的抗病效果。

    隨著昆蟲學(xué)研究的不斷深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)昆蟲雖然沒有淋巴系統(tǒng)、免疫球蛋白和補(bǔ)體，但卻具有無細(xì)胞免疫系統(tǒng)、超強(qiáng)的適應(yīng)和防御能力。大量研究表明，昆蟲在感染病原菌后，能迅速合成抗菌肽，殺滅已侵入的病菌，并阻止病菌的繼續(xù)侵染。昆蟲抗菌肽抗菌譜較廣，特別對耐藥性菌株有較強(qiáng)的殺傷作用，并且不破壞宿主細(xì)胞，沒有免疫原性，是宿主防御病原微生物入侵的重要屏障。

    1 昆蟲抗菌肽的發(fā)現(xiàn)

    1980年，瑞典科學(xué)家 G.Bom an等在研究北美天蠶的免疫機(jī)制時，注射陰溝腸桿菌及大腸桿菌誘導(dǎo)惜古比天蠶蛹產(chǎn)生具有抗菌活性的多肽，被命名為天蠶素（Boman等，1987）。迄今為止，不同生物體內(nèi)分離獲得的類似多肽已有2000多種，由于其相對分子量小、受熱穩(wěn)定、遇水易溶解、堿性較強(qiáng)、抗菌譜廣、不損害正常細(xì)胞等特點，并對耐藥性菌株、病毒、原蟲及腫瘤細(xì)胞等都有明顯的抑殺作用，因此整體被稱為抗菌肽。

    2 抗菌肽的來源及分類

    1980年后，科學(xué)家們先后從昆蟲、細(xì)菌、真菌、兩棲類動物、哺乳動物乃至人類中發(fā)現(xiàn)并分離獲得具有抗菌活性的類似多肽，其中僅昆蟲體內(nèi)分離的抗菌肽就多達(dá)200余種。

    2.1 昆蟲抗菌肽

    昆蟲不具備脊椎動物的免疫系統(tǒng)，體內(nèi)不含抗體和補(bǔ)體，其獨特的無細(xì)胞免疫系統(tǒng)，主要是抗菌肽在發(fā)揮作用?？咕囊彩亲钤鐝睦ハx體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，主要分為4類：天蠶素、防御素、富含脯氨酸類、富含甘氨酸類。

    2.2 哺乳動物抗菌肽

    主要存在于嗜中性粒細(xì)胞及皮膚和粘膜的上皮細(xì)胞，主要是防御素和 Cathelicidins兩大類。

    2.3 細(xì)菌抗菌肽

    抗菌肽雖然能抑殺細(xì)胞，但細(xì)菌本身也能產(chǎn)生抗菌肽來保護(hù)自己。細(xì)菌素是最常見的一類抗菌肽，它能特異性殺死競爭菌，而對宿主自身無害。

    3 抗菌肽的作用機(jī)制

    抗菌肽抑制、殺滅細(xì)菌等有害細(xì)胞的基本機(jī)制是通過與細(xì)胞膜作用，使膜蛋白凝集、失活，形成離子通道，引起膜通透性改變，胞內(nèi)物質(zhì)外滲導(dǎo)致細(xì)胞死亡。它的主要作用模式有如下幾類:

    3.1 攻擊胞膜

    該模式是抗菌肽最主要的作用機(jī)制，抗菌肽與細(xì)胞膜上磷脂分子互相吸引結(jié)合在細(xì)胞膜表面，將疏水基插入磷脂雙分子層，形成跨膜的離子通道，引起胞內(nèi)水溶性物質(zhì)大量滲出，同時電化學(xué)勢喪失，從而導(dǎo)致細(xì)菌和腫瘤細(xì)胞死亡。

    3.2 抑制胞外或胞內(nèi)蛋白的合成

    有部分抗菌肽可以與細(xì)菌外膜結(jié)合，并與胞內(nèi)膜的受體發(fā)生特異性結(jié)合，從而進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，與一種或幾種與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的成分結(jié)合并抑制其表達(dá)，使得這些蛋白含量大幅減少，細(xì)菌生長受阻。富含脯氨酸或精氨酸的一類抗菌肽甚至可以直接結(jié)合基因組DNA，阻斷DNA復(fù)制，抑制RNA合成，抑制正常蛋白折疊，干擾轉(zhuǎn)糖基等修飾功能，最終導(dǎo)致細(xì)胞衰亡。

    3.3 抗病毒

    一部分抗菌肽通過直接與病毒顆粒相結(jié)合殺死病毒，或者是抑制病毒的繁殖；另一部分抗菌肽通過模仿病毒的侵染過程，與病毒RNA結(jié)合，導(dǎo)致RNA 構(gòu)象改變，不能與正常蛋白結(jié)合，病毒顆粒最終無法正常組裝而崩潰。

    3.4 抗腫瘤

    抗菌肽可以在腫瘤細(xì)胞膜上形成孔洞，破壞細(xì)胞骨架，抑制基因組DNA的合成，并使得內(nèi)容物外泄，造成腫瘤細(xì)胞不可逆的損傷。雖然抗菌肽可使腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞的細(xì)胞骨架均受到一定程度的損傷，但后者骨架系統(tǒng)完整、修復(fù)快，不會造成不可逆的損傷，因此抗菌肽抑制腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制還是具有一定的特異性。

    4 昆蟲蛋白在動物免疫方面的研究進(jìn)展

    昆蟲蛋白產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，其中免疫活性物質(zhì)除了抗菌肽外，還有抗菌蛋白、溶菌蛋白等也是宿主防御系統(tǒng)的重要成分（許紅兵等，1999）。昆蟲蛋白主要通過調(diào)節(jié)機(jī)體特異性和非特異性免疫功能，發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用，提高機(jī)體對外界的抵御能力。

    4.1 對特異性免疫的影響

    昆蟲蛋白主要通過促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，刺激抗體分泌，調(diào)節(jié)特異性免疫應(yīng)答。

    尹武英等（1998）將小鼠隨機(jī)分為免疫功能低下組、試驗組（蠶蛹氨基酸 2000mgkg）和生理鹽水對照組3組。經(jīng)灌胃13d，試驗組與免疫功能低下的模型組比較，遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)(DTH )(以小鼠足墊厚度差值代表) 和血清抗體滴度均有明顯提高（P<0.01）。結(jié)果表明，蠶蛹氨基酸能提高免疫功能低下小鼠的細(xì)胞免疫和體液免疫功能。昌友權(quán)等（2007）研究T、B細(xì)胞增殖反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)蠶蛹蛋白能顯著提高小鼠生成抗體脾細(xì)胞數(shù)。同時，IL-2分泌明顯增加，說明蠶蛹蛋白可促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖。賈生福等（2007）研究顯示蠅蛆蛋白粉能明顯提高動物機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫功能，且可顯著提高正常小鼠半數(shù)溶血值（H C50），增強(qiáng)其體液免疫功能。對免疫功能低下小鼠HC50無影響，但可顯著提高其吞噬指數(shù)（a）值，并使體液免疫功能恢復(fù)至正常水平。

    楊兆芬等（1999）通過在黃粉蟲的營養(yǎng)保健作用試驗，表明黃粉蟲具有一定的促進(jìn)生長、益智、抗疲勞和抗組織缺氧作用，不僅能降低血脂及促進(jìn)膽固醇代謝，還能提高小鼠外周淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化和降低骨髓微核率。

    Sun.s.c（1990）報道了昆蟲血淋巴蛋白hemolin，該蛋白隸屬于免疫球蛋白(Ig)家族，其本身并無直接的殺菌作用，而是結(jié)合到細(xì)菌表面，參與蛋白復(fù)合物的形成，增強(qiáng)免疫應(yīng)答。楊瑞麗等（2003）將重組病毒感染后的蠶蛹，制成口服劑型灌胃大鼠，ELISA方法檢測抗-H Bs抗體及抗-PreS2抗體。結(jié)果在灌胃重組蛋白組中有40％鼠體血清內(nèi)檢測到了特異性抗 -HBs抗體及抗 -PreS2抗體，抗體應(yīng)答反應(yīng)持續(xù)2~3周?？诜庖吆罂贵w轉(zhuǎn)陽的SD鼠加強(qiáng)免疫后能產(chǎn)生較強(qiáng)的二次免疫應(yīng)答。對酵母重組疫苗單劑腹腔注射過的SD鼠，用蠶蛹表達(dá)的rHB-sAg(PreS2＋S）灌胃加強(qiáng)免疫后，能誘導(dǎo)鼠體迅速產(chǎn)生較強(qiáng)的抗 -HBs抗體。進(jìn)一步研究表明，口服家蠶蛹表達(dá)的 rH BsAg(PreS2＋S）使鼠體對腸中HB-sAg的初次免疫應(yīng)答并產(chǎn)生B細(xì)胞記憶應(yīng)答，具有加強(qiáng)免疫的效果。家蠶/Bm NPV表達(dá)載體系統(tǒng)將有望開發(fā)成為新型的口服乙型肝炎疫苗表達(dá)系統(tǒng)。王克霞等（2005）將HCV CE2融合基因在家蠶培養(yǎng)細(xì)胞及蠶幼蟲中獲得了高效表達(dá)，用間接ELISA法證明表達(dá)產(chǎn)物具有較好的免疫原性并具有生物活性，為疫苗的研究及臨床診斷試劑的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

    4.2 對非特異性免疫的影響

    昆蟲蛋白可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬作用，調(diào)節(jié)非特異性免疫。此外，昆蟲經(jīng)誘導(dǎo)能迅速產(chǎn)生或增加許多免疫因子如凝集素、溶菌酶、抗菌蛋白、抗菌肽等，參與非特異性免疫。

    尹武英等進(jìn)行碳粒廓清試驗。小鼠灌服蠶蛹氨基酸14d后，高劑量組（受試物5000mg／kg）的K值和a值均明顯高于對照組（P<0.05）。結(jié)果表明，蠶蛹氨基酸能增強(qiáng)小鼠外周血單核吞噬細(xì)胞碳廓清的能力。昌友權(quán)等選取40只雌性小鼠隨機(jī)分為對照組、低劑量組、中劑量組和高劑量組，測量了蠶蛹蛋白對巨噬細(xì)胞吞噬指數(shù)的影響。結(jié)果表明，中劑量組小鼠的巨噬細(xì)胞吞噬指數(shù)與對照組比有明顯差異（P<0.05），說明蠶蛹蛋白可增強(qiáng)小鼠網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬功能，對非特異性免疫有增強(qiáng)作用。楊安樹等（2008）利用復(fù)合酶水解蠶蛹蛋白，制備小分子多肽，碳粒廓清試驗表明，水解液中的小分子多肽可增強(qiáng)小鼠網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能。

    4.3 促進(jìn)免疫器官的發(fā)育

    通常認(rèn)為免疫器官質(zhì)量降低為免疫抑制所致，而免疫增強(qiáng)則表現(xiàn)為質(zhì)量增加。

    尹武英等對小鼠進(jìn)行DTH試驗和血清抗體滴度試驗，經(jīng)蠶蛹蛋白灌胃13d后，小鼠脾臟和胸腺重量，均極顯著高于免疫功能低下的模型組（P <0.05，P < 0.01）。蠶蛹復(fù)合氨基酸能顯著提高幼年雄性大鼠脾臟和胸腺系數(shù)，說明其能促進(jìn)機(jī)體免疫器官的生長，提高機(jī)體免疫能力。李漢臣等（2007）研究表明，飼料中含黃粉蟲幼蟲干粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05或 0.10，可抑制D-半乳糖致衰老小鼠體重的降低，提高其飼料利用率，并且可以增加小鼠主要免疫器官的臟器系數(shù)，提高機(jī)體免疫力。

    4.4 抗菌作用

    Oiu YH（2006）從家蠅體內(nèi)提取的抗菌肽能很好地抑制金黃色葡萄球菌的繁殖。蠅蛆抗菌肽應(yīng)用于流行性腦脊髓膜炎、幽門螺桿菌感染及抗真菌感染等的研究在國外已進(jìn)入臨床試驗。

    宮霞等（2004）在家蠅幼蟲分離純化得到抗菌肽MDL-1，其分子中富含Gly和堿性氨基酸，分子質(zhì)量為6.2ku，對革蘭陰性菌 Escherichia coli.有較強(qiáng)抗性。陳曼等（2008）超聲誘導(dǎo)家蠅幼蟲產(chǎn)生抗茵肽。經(jīng)分離純化后Tricine-SDS-PAGE凝膠電泳結(jié)果顯示為一條帶，相對分子質(zhì)量大約為5.8ku。純化蛋白對陰溝腸桿菌，綠膿桿菌等革蘭陰性桿菌的抑茵活性較強(qiáng)，而對金黃色葡萄球菌效果不顯著。

    4.5 抗病毒作用

    研究還發(fā)現(xiàn)，亞致死濃度的蜂毒肽和天蠶素能抑制艾滋病毒HIV21基因表達(dá)，這對艾滋病藥物的開發(fā)意義深遠(yuǎn)。WachingerM 等（1998）研究表明，蜂毒素和天蠶素可以在亞毒性濃度F抑制艾滋病病毒HIV-1基因表達(dá)，降低其增殖。宮霞從蠅蛆經(jīng)沸水熱變性過程中分離純化得到抗菌肽MDL-1，發(fā)現(xiàn)其不僅具有抗熱性，還有很強(qiáng)的抗病毒活性。

    4.6 抗腫瘤作用

    蟲體細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗菌肽，用于生產(chǎn)廣譜性抗癌生物制劑?？咕膶Π┘?xì)胞有殺傷作用，并對人體細(xì)胞的攻擊有選擇性，對人體正常的淋巴細(xì)胞無任何不良影響，而這正是目前使用的腫瘤化療藥所不具備的特性?？咕臒o致畸變作用，無蓄積毒性，不容易產(chǎn)生抗藥性（王濤等，2010）。有學(xué)者證實，中國特有的柞蠶蛹中的抗菌肽在體外對人直腸癌細(xì)胞有選擇性殺傷作用。進(jìn)而又對大鼠大腸癌進(jìn)行動物試驗。以二甲肼(DMH)誘發(fā)的Wiser大鼠大腸癌為模型，發(fā)現(xiàn)柞蠶蛹抗菌肽對大腸癌細(xì)胞抑制率為46％，同時明顯降低大腸癌發(fā)生率?？咕倪€對人髓樣白血瘸細(xì)胞K552株、艾氏腹水瘤、宮頸癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞BEL-7402均有殺傷作用。

    干擾素是已知的具有抗癌作用的化學(xué)物質(zhì)。在蠶蛹中含有少量干擾素，也具備一定的抑制腫瘤的作用，尤其是對肺癌效果明顯（李琴韻等，1996）。蠅蛆體內(nèi)的凝集素具有明顯的抗腫瘤效果。曹小紅等（2006）在對工程蠅蛆體內(nèi)有效成分初步分離的基礎(chǔ)上，研究該成分對K562細(xì)胞的作用。結(jié)果表明工程蠅蛆體內(nèi)活性物質(zhì)在體外對K562細(xì)胞具有抑制生長的作用。

    5 展望

    昆蟲蛋白作為一種新興的蛋白質(zhì)資源，是一個充滿活力、前景誘人的巨大資源寶庫。隨著生物技術(shù)在昆蟲領(lǐng)域中的深入研究，在昆蟲細(xì)胞內(nèi)和蟲體內(nèi)的各種有價值的免疫活性物質(zhì)必將應(yīng)用于免疫研究的各個領(lǐng)域，在不久的將來，人類可以更加有目的、有計劃、充分地將昆蟲這種地球上種類最多的生物利用起來，造福人類。

    （楊樂樂 陳陽城 劉錦杰  廣東鑫肽生物科技股份有限公司）